[Java基礎]IO

Duancf發表於2024-09-28
Java

在 Java 中，IO（輸入輸出）操作 是指對資料的讀寫操作，通常涉及檔案、網路、控制檯等。Java 提供了豐富的 IO 類和介面，主要分為兩大類：位元組流 和 字元流。它們的主要區別如下：

1. 位元組流（Byte Stream）

位元組流用於處理 原始二進位制資料，通常適合於處理所有型別的檔案，包括文字檔案、圖片、音訊、影片等。它直接操作 位元組（8 位），不考慮字元編碼。

常用的位元組流類：

  • InputStream：所有位元組輸入流的超類，負責讀取位元組資料。

    • 常見子類：FileInputStream, BufferedInputStream, ByteArrayInputStream

  • OutputStream：所有位元組輸出流的超類，負責寫入位元組資料。

    • 常見子類：FileOutputStream, BufferedOutputStream, ByteArrayOutputStream

適用場景：

  • 適合處理 非文字 檔案，比如圖片、音訊、影片等。
  • 處理 二進位制檔案 時，直接使用位元組流效率更高，因為它不會考慮字元編碼的問題。

示例程式碼：

FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt");

int data;
while ((data = fis.read()) != -1) {  // 按位元組讀取
    fos.write(data);                 // 按位元組寫入
}

fis.close();
fos.close();

2. 字元流（Character Stream）

字元流用於處理 文字資料，它專門為處理字元而設計，通常適用於 文字檔案。字元流依賴於字元編碼（如 UTF-8, UTF-16 等）來將位元組轉換為字元，或者將字元轉換為位元組。

常用的字元流類：

  • Reader：所有字元輸入流的超類，負責讀取字元資料。

    • 常見子類：FileReader, BufferedReader, InputStreamReader

  • Writer：所有字元輸出流的超類，負責寫入字元資料。

    • 常見子類：FileWriter, BufferedWriter, OutputStreamWriter

適用場景：

  • 適合處理 文字檔案，因為它能正確處理不同字符集的編碼和解碼。
  • 當處理字串或文字時，使用字元流更方便，避免了手動處理位元組到字元的轉換。

示例程式碼：

FileReader fr = new FileReader("input.txt");
FileWriter fw = new FileWriter("output.txt");

int data;
while ((data = fr.read()) != -1) {  // 按字元讀取
    fw.write(data);                 // 按字元寫入
}

fr.close();
fw.close();

3. 位元組流與字元流的區別

特性 位元組流（Byte Stream） 字元流（Character Stream）
資料單位 以位元組（byte, 8 位）為單位 以字元（char, 16 位）為單位
處理物件 處理所有型別的檔案，包括文字和二進位制檔案 專門用於處理文字資料
編碼問題 不考慮字元編碼，直接讀寫二進位制資料 需要處理字元編碼和解碼
常用基類 InputStream 和 OutputStream Reader 和 Writer
適用場景 處理圖片、音訊、影片等二進位制檔案 處理文字檔案，如 .txt, .csv 等

4. 兩者的關係

儘管位元組流和字元流處理的資料單位不同，但字元流本質上是基於位元組流實現的。字元流是對位元組流的封裝，它透過字元編碼（如 UTF-8）將位元組轉換為字元或將字元轉換為位元組。因此，在實際使用中，字元流依賴於位元組流。

字元流與位元組流的橋樑：

  • InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 是字元流和位元組流之間的橋樑，它們將位元組流轉換為字元流，或者將字元流轉換為位元組流。

    • InputStreamReader：將 InputStream 轉換為 Reader，即位元組流轉換為字元流。
    • OutputStreamWriter：將 OutputStream 轉換為 Writer，即字元流轉換為位元組流。

示例程式碼（使用轉換流）：

InputStream inputStream = new FileInputStream("input.txt");
Reader reader = new InputStreamReader(inputStream, "UTF-8");  // 將位元組流轉換為字元流

OutputStream outputStream = new FileOutputStream("output.txt");
Writer writer = new OutputStreamWriter(outputStream, "UTF-8");  // 將字元流轉換為位元組流

總結：

  • 位元組流 處理二進位制資料，適合圖片、影片、音訊等檔案的操作。
  • 字元流 處理文字資料，專門為字元操作設計，能正確處理字元編碼。
  • 字元流本質上是對位元組流的封裝，依賴於位元組流的底層操作，並透過字元編碼實現位元組到字元的轉換。

在選擇使用位元組流還是字元流時，通常基於資料的型別來決定：如果是文字資料，優先選擇字元流；如果是二進位制資料或不需要考慮編碼的情況，使用位元組流更合適。

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